【C++核心编程(一)】

一、内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域：

·代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的。

·全局区：存放全局变量和静态变量以及常量。

·栈区：由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等。

·堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收。

 内存四区意义:不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期,给我们更大的灵活编程。

1.1、程序运行前 

在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域：

代码区：存放CPU执行的机器指令(也就是我们常说的二进制代码 - 010101)

代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可。

代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。

全局区：全局变量和静态变量存放在此。

全局区还包含了常量区,字符串常量和其他常量(const修饰的变量)也存放在此。

该区域的数据在程序结束后由操作系统释放。

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;//const修饰的全局变量 - 全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main()
{//全局区:全局变量、静态变量、常量//创建普通局部变量int a = 10;int b = 10;cout << "局部变量a的地址:" << &a << endl;cout << "局部变量b的地址:" << &b << endl;cout << "全局变量g_a的地址:" << &g_a << endl;cout << "全局变量g_b的地址:" << &g_b << endl;//静态变量static int s_a = 10;static int s_b = 10;cout << "静态变量s_a的地址:" << &s_a << endl;cout << "静态变量s_b的地址:" << &s_b << endl;//常量//字符串常量cout << "字符串常量的地址:" << &"hello world!" << endl;//const修饰的变量//const修饰的全局变量、const修饰的局部变量cout << "全局常量c_g_a的地址:" << &c_g_a << endl;cout << "全局常量c_g_b的地址:" << &c_g_b << endl;const int c_l_a = 10;//c - const | l - local | g - globalconst int c_l_b = 10;cout << "局部常量c_l_a的地址:" << &c_l_a << endl;cout << "局部常量c_l_b的地址:" << &c_l_b << endl;system("pause");return 0;
}

总结：

·C++中在程序运行前分为全局区和代码区

·代码区特点是共享和只读

·全局区中存放全局变量、静态变量、常量

·常量区中存放const修饰的全局常量和字符串常量

1.2、程序运行后 

栈区：

由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等。

注意事项: 不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放。

堆区：

由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收。

在C++中主要利用new在堆区开辟内存。

int* func()//形参数据也会放在栈区
{int a = 10;//局部变量存放在栈区,栈区的数据在程序执行完后自动释放return &a;//返回局部变量的地址
}int main()
{//接收func函数的返回值int* p = func();cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字,是因为编译器做了保留cout << *p << endl;//第二次这个数据就不再保留了system("pause");return 0;
}

 

1.3、new操作符

C++中利用new操作符在堆区开辟数据。

堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete

语法：new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针。

int* func()
{//利用new关键字将数据开辟到堆区int* p = new int(10);return p;
}int main()
{//在堆区开辟数据int* p = func();//指针本质是局部变量,也是放在栈空间上,指针保存的数据是放在堆区cout << *p << endl;system("pause");return 0;
}

//1.new的基本语法
int* func()
{//在堆区创建整型数据//new返回的是该数据类型的指针int* p = new int(10);return p;
}void test01()
{int* p = func();cout << *p << endl;//堆区的数据,由程序员管理开辟,程序员管理释放//如果想释放堆区的数据,利用关键字deletedelete p;//cout << *p << endl;//内存已经被释放,再次访问就是非法操作,会报错
}//2.在堆区利用new开辟数组
void test02()
{//在堆区创建10个整型数据的数组int* arr = new int[10];//10代表数组有10个元素for (int i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i + 100;//给10个元素赋值}for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << endl;}//释放堆区数组delete[] arr;//释放数组的时候要加入[]才可以 - 告诉编译器释放的元素(数据)是数组,不然只会释放一个元素(数据)
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

二、引用 

2.1、引用的基本使用

作用:给变量起别名

语法:数类型 &别名 = 原名

2.2、 引用做函数参数

作用:函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参。

优点:可以简化指针修改实参。

我们以交换函数传参的方式来举例，之前我们学过两种基本的传参方式，接下来我们用引用的方式来看看第三种传参方式该如何操作：

//交换函数//1.值传递
void mySwap01(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;cout << "Swap01 a = " << a << endl;cout << "Swap01 b = " << b << endl;
}//2.地址传递
void mySwap02(int* a, int* b)
{int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}//3.引用传递
void mySwap03(int& a, int& b)//别名可以和原名一样
{int temp = a;a = b;b = temp;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;mySwap01(a, b);//值传递,形参不会修饰实参cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;mySwap02(&a, &b);//地址传递,形参修饰实参cout << "Swap02 a = " << a << endl;cout << "Swap02 b = " << b << endl;mySwap03(a, b);//引用传递,形参修饰实参cout << "Swap03 a = " << a << endl;cout << "Swap03 b = " << b << endl;system("pause");return 0;
}

 

总结: 通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单。

2.3、引用做函数返回值

作用: 引用是可以作为函数的返回值存在的。

注意: 不要返回局部变量引用。

用法:函数调用作为左值。

//引用做函数的返回值//1.不要返回局部变量的引用
int& test01()
{int a = 10;//存放在栈区return a;
}//2.函数的调用可以作为左值
int& test02()
{static int a = 10;//静态变量存放在全局区return a;
}int main()
{int& ref1 = test01();cout << "ref1 = " << ref1 << endl;//第一次结果正确,是因为编译器做了保留cout << "ref1 = " << ref1 << endl;//第二次结果错误,是因为a的内存已被释放int& ref2 = test02();cout << "ref2 = " << ref2 << endl;test02() = 1000;//如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值,类似于在变相的操作acout << "ref2 = " << ref2 << endl;system("pause");return 0;
}

2.5、引用的本质

本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量。

//发现是引用,转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref)
{ref = 100; //ref是引用,转换为*ref = 100
}int main()
{int a = 10;//自动转换为 int* const ref = &a;指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改int& ref = a;ref = 20;//内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;cout << "a:" << a << endl;cout << "ref:" << ref << endl;func(a);cout << "a:" << a << endl;cout << "ref:" << ref << endl;system("pause");return 0;
}

结论:C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了。 

2.6、常量引用 

作用: 常量引用主要用来修饰形参，防止误操作。

在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参。

//打印数据函数
void printValue(const int& val)
{//val = 100;//防止误操作cout << "val = " << val << endl;
}int main()
{//常量引用//使用场景:用来修饰形参,防止误操作int a = 10;//int& ref = 10;//引用必须引一块合法的内存空间 - 栈区和堆区创建的数据可以引用,而10是字面量不可以直接引用const int& ref = 10;//加上const之后:编译器将代码修改 -> int temp = 10; const int& ref = temp;//ref = 20;//加入const后变为只读,不可修改printValue(a);cout << "a = " << a << endl;system("pause");return 0;
}

 

 

 

三、函数提高

3.1、函数默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。

语法: 返回值类型 函数名 (参数 = 默认值) {}

//函数默认参数
//如果我们自己传入数据,就用自己的数据,如果没有,就用默认值
int func(int a, int b = 20, int c = 30)
{return a + b + c;
}//注意事项:
//1.如果某个位置已经有了默认参数,那么从这个位置往后,从左到右都必须有默认值
//int func1(int a = 10, int b, int c)
//{
//	return a + b + c;
//}//2.如果函数的声明有了默认参数,函数的实现就不能有默认参数
//声明和实现只能有一个有默认参数
//int func2(int a = 10, int b = 10);//声明
//
//int func2(int a = 10, int b = 10)//实现
//{
//	return a + b;
//}int main()
{cout << func(10 , 30) << endl;system("pause");return 0;
}

3.2、函数占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置。

语法:返回值类型 函数名 (数据类型){}

//占位参数
void func(int a, int = 10)//占位参数也可以有默认参数
{cout << "this is a func" << endl;
}int main()
{func(10);system("pause");return 0;
}

3.3、函数重载

3.3.1、函数重载概述

作用:函数名可以相同，提高复用性。

函数重载满足条件:

·同一个作用域下
·函数名称相同
·函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同

注意:函数的返回值不可以作为函数重载的条件 

void func()
{cout << "func()的调用" << endl;
}void func(int a)
{cout << "func(int a)的调用" << endl;
}void func(double a)
{cout << "func(double a)的调用" << endl;
}void func(int a, double b)
{cout << "func(int a, double b)的调用" << endl;
}void func(double a, int b)
{cout << "func(double a, int b)的调用" << endl;
}//注意事项:
//函数的返回值不可以作为函数重载的条件
//int func(double a, int b)
//{
//	cout << "func(double a, int b)的调用" << endl;
//}int main()
{func();func(10);func(3.14);func(10, 3.14);func(3.14, 10);system("pause");return 0;
}

 

3.3.2、函数重载注意事项

·引用作为重载条件

·函数重载碰到函数默认参数

//函数重载的注意事项:
//1.引用作为重载的条件
void func(int& a)//int& a = 10;不合法
{cout << "func(int& a)调用" << endl;
}void func(const int& a)//const int& a = 10;合法
{cout << "func(const int& a)调用" << endl;
}//2.函数重载碰到默认参数
void func1(int a)
{cout << "func1(int a)调用" << endl;
}void func1(int a,int b = 10)
{cout << "func1(int a,int b = 10)调用" << endl;
}int main()
{int a = 10;func(a);func(10);func1(10, 20);//传两个参数没问题,传一个参数会出错//func1(10);//当函数重载碰到默认参数,会出现二义性 - err(尽量避免这种情况)system("pause");return 0;
}

 

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